感应电机VVVF调速系统设计

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毕业论文范文题目： 感应电机VVVF调速系统设计，论文范文关键词： 感应电机VVVF调速系统设计
感应电机VVVF调速系统设计毕业论文范文介绍开始：
　　全文共17657字
　　前言
　　感应电机变频调速技术的发展，主要经历了几个阶段：早期大多数为开环恒压频比的控制方式。其优点是控制结构简单、成本较低。缺点是系统控制以及调速性能不高，比较适合应用在风机、水泵等场合，其控制曲线会随着负载的变化而变化；转矩响应慢，电磁转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性不好。针对恒压频比控制方法的缺点，国外一些学者通过对感应电机数学模型进行了简化，实现了现在应用比较广的矢量控制理论，也称磁场定向控制(Field Oriented Control，简称FOC)。它是七十年代初由德国F.Blasschke等人首先提出，开创了感应电机等效直流电机控制的先河。它使人们看到感应电机尽管控制复杂，但同样可以实现转矩、磁场独立控制的内在本质。继矢量控制方式之后，1985年德国鲁尔大学Depenbrock教授首先提出直接转矩控制理论(Direct Torque Control简称DTC)。直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。如今又出现了智能控制，它通过模拟人脑的思维来实现对目标对象的控制。
　　变频技术的发展是建立在电力电子技术发展基础之上的。对于功率器件，最早出现的是普通晶闸管SCR(又称可控硅silicon controlled rectifer)及门关断器件GTO(gate turn-off thyristor)，由于它们开关频率较低，一般低于500Hz，而又难于关断，因而在目前要求较苛刻的场合一般不使用，但是它们的耐压、耐流能力强，因而多用在大功率场合。后来又出现了大功率晶体管GTR(giant transistor)，它是一种可以象普通三极管一样方便控制(饱和导通与关断截止)的器件，但它们的开关频率一般低于2kHz，而且存在二次击穿现象。近十几年又出现了功率场效应管MOSFET与绝缘栅双极性晶体管IGBT(insulated giant bipolar transistor)，它们均属于电压控制型器件，驱动功率很小，和GTR相比，其驱动系统比较简单，工作频率比较高，此外还有安全工作区大的特点。IGBT拥有MOSFET和GTR的优点，第四代IGBT的应用使变频器的性能有了更大的提高。其一是IGBT开关器件发热减少，将曾占主回路发热50-70%的器件发热降低到了30%；其二是高载波控制，使输出电流波形有明显改善；其三是开关频率提高，使之超过人耳的感受范围，即实现了电机运行的静音化；其四是驱动功率减少，体积趋于更小。智能功率模块(IPM)的投入应用比IGBT约晚二年，由于IPM包含了IGBT芯片及外围的驱动和保护电路，有些甚至把光耦也集成于一体，因此是种更为经济适用的集成型功率器件。
　　目录
　　前言 II
　　摘要 I
　　ABSTRACT II
　　第一章绪论 1
　　1.2 感应电机的控制方法 1
　　1.2.1 恒压频比控制 1
　　1.2.2 矢量控制 2
　　1.2.3 直接转矩控制 3
　　1.3 本文主要设计内容 5
　　第2章感应电机VVVF调速系统原理 6
　　2.1 感应电机工作原理 6
　　2.1.1 基本工作原理 6
　　2.2 感应电机VVVF调速原理 7
　　2.2.1 基频以下调速 7
　　2.2.2 基频以上调速 8
　　2.2.3 感应电动机电压频率协调控制时的机械特性 8
　　2.3 SPWM调制原理 11
　　2.3.1 SPWM的控制原理 11
　　2.3.2 SPWM的调制 13
　　2.3.3 SPWM的控制模式及其实现 14
　　2.4 本章小结 16
　　第3章感应电机VVVF系统仿真 17
　　3.1 仿真系统 17
　　3.2 仿真结果与分析 19
　　3.2.1 基频以下仿真结果与分析 19
　　3.2.2 基频时仿真结果与分析 21
　　3.2.3 基频以上仿真结果与分析 23
　　3.3 本章小结 25
　　第4章感应电机VVVF系统的软硬件设计 26
　　4.1 感应电机通用变频器调速系统 26
　　4.2 整流电路 27
　　4.3 逆变电路 28
　　4.4 SPWM发生电路 30
　　4.5 电流保护 30
　　4.6 VVVF曲线 31
　　4.7 单片机DSPIC30F4011数字化PWM 32
　　4.8 本章小结 35
　　结论 36
　　致谢 37
　　参考文献 38
　　
　　摘要
　　经过对感应电机的原理和它运行时的机械特性分析，找到了实现无转差功率调速的理论基础，就是利用变压变频的方式。要实现这种变频调速系统，必须借助变压变频器，来给电机提供恒压频比的电源。通过对SPWM脉宽调制的分析，知道了电力电子元件可以利用SPWM脉宽调制的方法来完成输出恒压频比的电源。完成理论基础后，为了证明它的可行性。我们找到了matlab软件来实现对这套理论的仿真，其中的 Simulink 仿真软件系统可以很好地完成仿真。选择几个典型的输出频率仿真曲线，10Hz、50Hz、60Hz观察仿真结果，定子电流、输出转速、输出转矩、定子电压等都与理论分析相吻合。
　　
　　关键词变频调速，VVVF调速系统，SPWM脉宽调制
　　
　　ABSTRACT
　　After analysis of the principle of induction motors and mechanical properties it runs, to find the theoretical basis of no slip power control is to use a VVVF. To achieve this frequency control system, must use a variable voltage variable frequency to the motor provides the power of Constant. SPWM pulse width modulation analysis, knowing the power electronics components can take advantage of the SPWM pulse width modulation method to the output Constant power. Completion of the theoretical basis, in order to prove its feasibility. We found a matlab software simulation of this theory, which Simulink software system can complete the simulation. Select a few typical output frequency simulation curve, 10Hz, 50Hz, 60Hz, observation of simulation results, the stator current, the output speed, output torque, the stator voltage and so on, with the theoretical analysis is consistent.
　　KEY WORDS Frequency speed control ，VVVF speed regulation system ，SPWM
　　第一章绪论
　　1.1 课题的背景及研究的意义
　　人类社会发展的历史进程中，能源永远是人类赖以生存的物质基础、科学技术进步的动力。21世纪人类更是提出了建立低碳型社会的目标。为了实现这个目标，提高电动机的运行效率也是其中的一个重要内容。随着电力电子技术的发展，特别是20世纪50年代晶闸管的出现。人类社会从此进入了新时代，从此“电子”进入了强电领域。电机的电子调速方式，使得电机在节能方面取得了巨大的效果。VVVF调速系统就是一种典型的，利用电力电子器件完成电机调速的方法。我们通过对它的了解和认识，就能清楚地明白当今电机的电子控制方式为什么会受到如此的重视。
　　1.2 感应电机的控制方法
　　感应电机的控制方法分为开环控制方法和闭环控制方法。开环控制中典型的控制方法是恒压频比控制；3闭环控制中有矢量控制、直接转矩控制、自适应控制、智能控制等。本节先对各种控制方法进行简要介绍，在下面章节中将根据课题的需要详细介绍恒压频比控制方法。

以上为本篇毕业论文范文 感应电机VVVF调速系统设计的介绍部分。

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